韓宗珠， 劉 涵， 李 敏， 孫曉霞， 來志慶， 邊 宇， 林學(xué)輝

(1.中國海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院，山東 青島 266100；2.中國海洋大學(xué)海底科學(xué)與探測技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266100；3. 中國地質(zhì)調(diào)查局青島海洋地質(zhì)研究所，山東 青島 266100)

東太平洋海隆近赤道區(qū)玄武巖巖石地球化學(xué)與地幔源區(qū)特征?

韓宗珠1，2， 劉 涵2， 李 敏2， 孫曉霞1，2， 來志慶1，2， 邊 宇2， 林學(xué)輝3

(1.中國海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院，山東 青島 266100；2.中國海洋大學(xué)海底科學(xué)與探測技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266100；3. 中國地質(zhì)調(diào)查局青島海洋地質(zhì)研究所，山東 青島 266100)

本文對東太平洋海隆赤道地區(qū)北部和南部的9件玄武巖樣品進(jìn)行了詳細(xì)的巖相學(xué)和主量、微量元素及Sr-Nd-Pb同位素分析研究，結(jié)果表明：MgO含量為7.32%～10.22%，Na2O為3.03%～3.59%，K2O為0.23%～0.57%，CaO為10.96%～12.39%，Al2O3為11.40%～13.76%，該區(qū)玄武巖均屬于亞堿性玄武巖，具有MORB型的稀土及微量元素特點(diǎn)，原始巖漿均經(jīng)歷了橄欖石和斜長石的分離結(jié)晶。輕重稀土元素含量均較低，LREE/HREE比值為0.61～0.97，(La/Yb)N比值為0.72～1.76，(La/Sm)N比值為0.60～1.30，(Gd/Yb)N為0.99～1.16。Sr-Nd-Pb同位素特征更接近N-MORB，其中，87Sr/86Sr 和143Nd/144Nd比值更接近DM源區(qū)，而Pb的三種同位素比值要明顯高于DM源區(qū)，更為接近EM源區(qū)。研究表明巖漿起源于尖晶石橄欖巖區(qū)，來源于較為虧損的地幔，NEPR玄武巖可能混有HIMU源區(qū)，SEPR玄武巖除了混合有HIMU成分外，可能還有少量的EMⅡ成分。

東太平洋海??；玄武巖；巖漿作用；結(jié)晶分異作用

洋中脊玄武質(zhì)巖漿形成于大洋中脊擴(kuò)張導(dǎo)致的上地幔減壓部位，該部位是地球海底巖漿活動最強(qiáng)烈的地區(qū)。由于較少受到成分復(fù)雜的陸殼影響，使得洋中脊玄武巖攜帶了關(guān)于洋中脊地區(qū)上地幔物質(zhì)組成的重要信息[1]。此外，洋中脊玄武質(zhì)巖漿在上升遷移過程中都會經(jīng)歷不同程度的結(jié)晶分異和巖漿混合作用[2-4]，導(dǎo)致地球化學(xué)組成上表現(xiàn)出多樣性的特征。因此洋中脊玄武巖的地球化學(xué)特征可以反映洋中脊幔源巖漿的形成和演化過程，同時也可以反映巖漿在上升遷移過程中所發(fā)生的一系列變化[5]。前人針對東太平洋海隆地區(qū)進(jìn)行了許多研究[6-9]，但就東太平洋海隆內(nèi)部分區(qū)的對比研究較少，故本文對東太平洋海隆赤道附近2個不同區(qū)段的洋中脊玄武巖樣品進(jìn)行了研究，通過巖石學(xué)、主量、微量元素以及Sr-Nd-Pb同位素地球化學(xué)的研究，來探討東太平洋海隆不同區(qū)段玄武巖的巖漿起源深度、結(jié)晶分異過程以及地幔源區(qū)性質(zhì)的共性和差異，為進(jìn)一步認(rèn)識快速擴(kuò)張洋脊不同區(qū)域背景下玄武巖的成因和起源提供有力佐證。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

東太平洋海隆(EPR)是典型的快速擴(kuò)張洋中脊，大致沿南-北向延伸，其西側(cè)為太平洋板塊，東側(cè)從北向南依次為北美板塊、Cocos板塊、Nazca板塊和南美板塊[10]。 與慢速和超慢速擴(kuò)張洋脊相比，EPR不發(fā)育中央裂谷，其地形特征為軸部具有隆起帶，洋脊兩翼較平緩，高差變化小，巖漿活動強(qiáng)烈(見圖1)。EPR廣泛分布洋中脊玄武巖，超基性巖和侵入巖很少出露，巖石一般較新鮮，海底表面一般沒有沉積物的覆蓋。近洋脊處通常出露正常型洋中脊玄武巖，遠(yuǎn)離洋脊處產(chǎn)出富集型洋中脊玄武巖甚至堿性玄武巖[10]。EPR的擴(kuò)張速率從北端的約80 mm/a向南逐漸增加為約160 mm/a，洋脊廣泛分布不連續(xù)帶，最主要的不連續(xù)帶為轉(zhuǎn)換斷層[11]。此外，在洋脊相交的位置常形成三聯(lián)點(diǎn)(見圖1)，最著名的三聯(lián)點(diǎn)是在EPR東翼赤道北部附近(2°N)，近東西向的加拉帕戈斯(Galapagos)擴(kuò)張中心作為Cocos板塊和Nazca板塊的分離邊界，其西端與東太平洋海隆相交，使得該地區(qū)具有復(fù)雜的構(gòu)造特征，形成一個脊-脊-脊型三向連接構(gòu)造(Galapagos Triple Junction)，在這里，EPR的地形地貌、構(gòu)造以及洋脊擴(kuò)張速率等均發(fā)生了變化。因此，為了查明快速擴(kuò)張的洋中脊三聯(lián)點(diǎn)處和正常洋中脊區(qū)段的玄武質(zhì)巖漿起源深度、演化過程以及地幔成分的共性和差異性，項(xiàng)目組選取東太平洋海隆赤道北部1.23°N(簡寫為NEPR)和赤道南部5.7°S(簡寫為SEPR)附近的玄武巖進(jìn)行相關(guān)研究(見圖1)。

(底圖據(jù)文獻(xiàn)[12，13]修改; ●:NEPR采樣點(diǎn)位置; ○:SEPR采樣點(diǎn)位置。after Niu amp; Hekinian,1997; Gregg et al.,2006; ●：Sampling point location of NEPR；○:Sampling point location of SEPR.)

圖1 東太平洋海隆區(qū)域構(gòu)造圖
Fig.1 Distribution diagram of study area along East Pacific Rise

2 樣品采集和巖相學(xué)特征

通過大洋一號第 22 航次科考獲得本研究所需洋中脊玄武巖樣品。在肉眼觀察及巖相學(xué)鑒定工作的基礎(chǔ)上，本文對其進(jìn)行了主量、微量元素成分的分析測試工作, 并測定了其中4個樣品的Sr、Nd、Pb同位素組成。

在兩個區(qū)域中共獲得玄武巖樣品9 塊，其中NEPR區(qū)共有5塊樣品，編號為22VIII-S032-TVG06、22VIII-S033-TVG07、22VIII-S038-TVG10、22VIII-S039-TVG11、22VIII-S040-TVG12；SEPR區(qū)共4塊樣品，編號為22VII-S003-TVG02、22VII-S004-TVG03、22VII-S008-TVG06、22VII-S014-TVG09(見表1)，具體的采樣位置如表1所示。

表1 研究區(qū)玄武巖樣品信息

NEPR和SEPR研究區(qū)玄武巖均經(jīng)受了一定程度的風(fēng)化作用，其特征基本一致(見圖2)。風(fēng)化面呈紅褐色，新鮮面為灰黑色，塊狀構(gòu)造，并且發(fā)育氣孔狀構(gòu)造，斑狀結(jié)構(gòu)，少數(shù)樣品發(fā)育球顆結(jié)構(gòu)。斑晶占5%～20%，主要為斜長石，粒徑約0.05～0.3 mm，細(xì)長條狀、板狀，偶見橄欖石和輝石斑晶，橄欖石粒徑約為0.03～0.07 mm，輝石粒徑約0.06～0.1 mm。基質(zhì)為間隱結(jié)構(gòu)、間粒間隱結(jié)構(gòu)，成分主要為斜長石和輝石的細(xì)小晶粒，呈細(xì)長柱狀雜亂排布，在間隙中填充暗色隱晶質(zhì)。少見球顆結(jié)構(gòu)，由纖維狀輝石和斜長石微晶構(gòu)成束狀、帚狀球顆結(jié)構(gòu)。

(a-e：NEPR 樣品；f-i：SEPR 樣品。a-e：NEPR；f-i：SEPR.)

3 分析方法

在中國海洋大學(xué)X射線熒光光譜分析實(shí)驗(yàn)室完成了樣品主量元素的測試工作，使用SPECTRO XEPOS臺式偏振X射線熒光光譜儀進(jìn)行測試分析。使用的測試方法為TurboQuant-Geo，且該方法的適用范圍較寬，方法較為成熟。

在青島海洋地質(zhì)研究所實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行樣品的微量元素測試工作，使用儀器為ICP-AES，內(nèi)標(biāo)采用In Re 1mg/mL，分析精度優(yōu)于5%。

4 巖石地球化學(xué)特征

4.1 主量元素

研究區(qū)玄武巖樣品的主量元素分析數(shù)據(jù)見表2。它們的MgO含量較高，為7.32%～10.22%，指示大部分玄武巖的分異程度較低；Na2O含量較高，為3.03%～3.59%；K2O含量較低，為0.23%～0.57%；CaO含量較高，為10.96%～12.39%；Al2O3含量也較高，為11.40%～13.76%?？梢?，2個采樣區(qū)的玄武巖均屬于富CaO、Al2O3，貧堿的基性巖漿類型。在TAS巖石分類圖解(見圖3a)中，所有巖石均落入亞堿性玄武巖區(qū)域；在AFM圖解中(見圖3b)，所有樣品均屬于拉斑玄武巖演化系列。因此，NEPR和SEPR研究區(qū)的玄武巖巖石化學(xué)成分類型均屬于拉斑玄武巖系列。

在MgO與其他主量元素的雙變量協(xié)變圖解(見圖4)中，各種氧化物與MgO之間呈現(xiàn)較好的線性關(guān)系，其中除Al2O3、CaO與MgO呈正相關(guān)之外，其余均與MgO呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，指示出較好的結(jié)晶分異趨勢。在CaO/Al2O3-MgO的相關(guān)性圖解中，兩者之間呈負(fù)相關(guān)，指示隨著分異程度的增加，輝石含量與長石含量之間的相對含量在逐漸減小。

4.2 微量元素

研究區(qū)玄武巖樣品的微量元素分析測試結(jié)果見表3。在微量元素與MgO之間的雙變量圖解(見圖5)中，Rb、Y、Zr與MgO成較為明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，而Cr、Ni則與MgO成正相關(guān)關(guān)系，其他元素相關(guān)關(guān)系不明顯。在高場強(qiáng)元素的三角分類圖解(見圖6)中，所有玄武巖均落入正常洋中脊地幔(N-MORB)的范圍。在原始地幔標(biāo)準(zhǔn)化圖解(見圖7a)中，NEPR和SEPR區(qū)玄武巖的微量元素分配形式具有相似性，總體呈左傾趨勢，相對虧損Ba、Rb、Th和Nb等不相容元素，并具有明顯K的正異常，類似于N-MORB型玄武巖的微量元素分配形式。

表2 研究區(qū)洋中脊玄武巖主量元素分析結(jié)果Table 2 Major elements results of study basalts /×10-2

圖3 a：研究區(qū)玄武巖TAS分類圖解；b：AFM圖解Fig.3 a：TAS diagram of study basalts；b: AFM plot of basalts

圖4 研究區(qū)玄武巖主量元素雙變量協(xié)變圖解Fig.4 The diagram of basalts major elements

/×10-6

續(xù)表3

樣品編號Sample22VII-S003-TVG0222VII-S004-TVG0322VII-S008-TVG0622VII-S014-TVG0922VIII-S032-TVG0622VIII-S033-TVG0722VIII-S038-TVG1022VIII-S039-TVG1122VIII-S040-TVG12Sr126.95112.15120.28118.03174.44141.09149.89105.70101.79Y23.2247.1323.6530.8729.1922.9536.2937.0736.90Zr72.98160.8071.2896.46110.8276.00129.13113.57110.50Nb1.052.741.050.747.130.112.021.601.49Sn1.771.210.821.801.811.270.801.511.41Ba27.401.741.7427.0579.9319.4816.631.8442.81Hf3.611.723.073.793.672.670.830.832.58Ta5.141.191.195.021.550.330.331.391.39W0.510.270.370.450.340.370.290.290.29Tl0.240.240.240.240.080.130.130.130.13Pb2.128.801.912.653.093.401.036.071.03Th0.240.360.140.110.91.030.230.250.25U0.070.110.050.130.230.150.110.080.09

圖5 微量元素雙變量協(xié)變圖解

( N:N型MORB；T:T型MORB；P: P型MORB。N: N-type MORB；T:T-type MORB；P: P-type MORB.)

圖6 Zr/Y-Zr/Y-Y/Nb圖
Fig.6 Zr/Y-Zr/Y-Y/Nb plot

4.3 稀土元素

研究區(qū)玄武巖樣品的稀土元素分析結(jié)果見表4，分析結(jié)果指示，EPR玄武巖的巖石稀土元素總量整體較低，為62.49×10-6～128.31×10-6，同時輕重稀土元素含量也均較低，其LREE/HREE比值為0.61～0.97，指示玄武巖為重稀土元素相對富集型；(La/Yb)N比值為0.72～1.76，(La/Sm)N比值為0.60～1.30，(Gd/Yb)N為0.99～1.16，顯示輕重稀土元素之間、輕稀土元素之間以及重稀土元素之間的分餾不明顯，而δEu為0.92～1.04，指示玄武巖未指示出較為明顯的Eu虧損或者富集特征。在∑REE-MgO相關(guān)性圖解(見圖8)中指示，稀土元素總量與MgO值之間呈現(xiàn)較好的負(fù)相關(guān)關(guān)系，即隨著分異程度的升高，稀土元素的總量也隨之升高。在稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化蛛網(wǎng)圖(見圖7b)中，所有玄武巖的配分模式均相類似，即輕稀土元素顯示略微左傾、重稀土元素平坦的模式，與N-MORB型玄武巖具有相類似的配分模式，但是在總量上顯示出一些差異。

(數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[14].Referenced from [14])

/10-6

續(xù)表4

樣品編號Sample22VII-S003-TVG0222VII-S004-TVG0322VII-S008-TVG0622VII-S014-TVG0922VIII-S032-TVG0622VIII-S033-TVG0722VIII-S038-TVG1022VIII-S039-TVG1122VIII-S040-TVG12Ho0.901.830.901.211.130.891.361.431.42Er2.745.562.723.633.362.614.134.304.36Tm0.380.780.380.510.480.370.580.610.61Yb2.515.162.543.373.032.393.753.953.96Lu0.370.760.380.510.460.360.570.600.60Y23.2247.1323.6530.8729.1922.9536.2937.0736.90∑REE64.16128.3062.4985.3195.2262.65101.5598.2398.16∑LREE25.9050.6223.7934.3846.9124.9442.3937.4637.61∑HREE38.2677.6838.7050.9348.3137.7159.1660.7760.55LREE/HREE0.680.650.610.680.970.660.720.620.62(La/Yb)N0.880.790.720.781.760.760.930.750.76(La/Sm)N0.750.680.630.671.300.600.730.650.65(Gd/Yb)N1.000.990.991.001.161.091.071.010.99δEu0.921.040.930.960.960.931.001.031.04

圖8 研究區(qū)玄武巖MgO-∑REE協(xié)變圖解Fig.8 Diagram of MgO-∑REE of study basalts

4.4 Sr-Nd-Pb同位素

NEPR玄武巖和SEPR玄武巖的Sr、Nd、Pb同位素組成見表5，將研究區(qū)玄武巖與DM、EM1、EM2等端元組分和N-MORB進(jìn)行對比，可以看出研究區(qū)玄武巖同位素特征更接近N-MORB，其中，87Sr/86Sr 和143Nd/144Nd比值相比其他源區(qū)更接近DM源區(qū)，而Pb的三種同位素比值要明顯高于DM源區(qū)，更為接近EM源區(qū)。

5 討論

5.1 巖漿起源

眾所周知，上地幔淺層主要是斜長石橄欖巖區(qū)(地

表5 研究區(qū)玄武巖Sr-Nd-Pb 同位素分析結(jié)果Table 5 Sr-Nd-Pb isotopic compositions of basalts

續(xù)表5

樣品編號Sample22VII-S014-TVG0922VIII-S032-TVG0622VIII-S033-TVG0722VIII-S039-TVG11DMEM1EM2HIMUN-MORB87Sr/86Sr0.7022970.7024280.7020960.7023300.7020～0.70240.7045～0.7060gt;0.7220.70290.70284±2σ15131314143Nd/144Nd0.5131530.5131700.5133030.5131930.5131～0.51330.51120.5110～0.5121lt;0.512820.51313±2σ81597ξNd(t)10.0460810.3776912.9721210.82635

注： DM、EM、HIMU 數(shù)據(jù)來自Zindler et al., 1986[15];Weaver,1991[16]。N-MORB數(shù)據(jù)來自Ito和李彬賢，1988[17]。

Note：The data of DM、EM、HIMU by Zindler et al., 1986;Weaver,1991。The data of N-MORB by Ito and Li BX, 1988.

幔深度lt;30 km)，隨著深度增大，逐漸過渡到尖晶石橄欖巖區(qū)(地幔深度在30～80 km之間)，深度再增加，石榴石橄欖巖將成為主要巖石(地幔深度gt;80 km)[18]。研究區(qū)玄武巖輕稀土虧損、重稀土相對富集的配分模式以及主體上HREE分餾不明顯的特點(diǎn)表明其巖漿源區(qū)并不存在石榴石的殘留，同時不存在Eu的明顯負(fù)異常表明其巖漿巖區(qū)也不存在斜長石的殘留，這些均暗示研究區(qū)玄武質(zhì)巖漿不可能起源于斜長石橄欖巖區(qū)和石榴石橄欖巖區(qū)，而更可能起源于尖晶石橄欖巖區(qū)域[2-19]。同時圖9可以看出，所有玄武巖樣品均落在尖晶石橄欖巖的區(qū)域以及虧損地幔端元(DM)附近；在圖10中，研究區(qū)玄武巖也均落在尖晶石二輝橄欖巖的熔融曲線上。綜上所述，東太平洋海隆赤道北部和南部的玄武質(zhì)巖漿主要是由尖晶石二輝橄欖巖低度部分熔融形成的，起源深度為30～80 km。

(據(jù)文獻(xiàn)[20]。After [20])

圖9 研究區(qū)玄武巖143Nd/144Nd-87Sr/86Sr 圖解
Fig.9 Diagram of143Nd/144Nd-87Sr/86Sr of study basalts

(據(jù)文獻(xiàn)[21]。After [21].)

圖10 研究區(qū)玄武巖(La/Yb)N-(Dy/Yb)N和 La/Yb-Yb 圖解
Fig.10 Diagram of (La/Yb)N-(Dy/Yb)Nand La/Yb-Yb of study basalts

5.2 巖漿結(jié)晶分異過程

Mg#可以反映玄武巖熔融晶體的分離結(jié)晶作用，NEPR和SEPR洋中脊玄武巖的Mg#均介于0.49～0.66之間，均小于0.68，從成分上看，均經(jīng)歷了從原始巖漿(Mg#=0.7)到中等程度巖漿(Mg#=0.4)的分異演化[22]，暗示研究區(qū)玄武巖的原始巖漿在其上升運(yùn)移過程中經(jīng)歷了結(jié)晶分異作用。同時La/Sm-La的相關(guān)性圖解(見圖11)也顯示研究區(qū)洋中脊玄武巖主要是由分離結(jié)晶作用而形成。

隨著NEPR和SEPR洋中脊玄武巖中MgO含量的降低， Ni、Cr含量也有明顯降低，與MgO存在正相關(guān)性；Sr含量的變化趨勢相比Ni、Cr的變化趨勢不明顯，但仍與MgO存在一定的正相關(guān)性，這一特征可能是由于橄欖石的分離結(jié)晶所致熔體在上升過程或者高位巖漿房中經(jīng)歷了一定量的結(jié)晶分異作用。另一方面，從微量元素上看，研究區(qū)玄武巖Ba和Sr負(fù)異常表明巖漿演化過程中存在斜長石的分離結(jié)晶，然而Eu表現(xiàn)出并不明顯的異常，說明斜長石的分離結(jié)晶作用不強(qiáng)[23]。因此，NEPR和SEPR區(qū)洋中脊玄武巖的原始巖漿上升過程中主要經(jīng)歷了橄欖石的分離結(jié)晶，同時伴隨斜長石相對較弱的分離結(jié)晶作用。

圖11 研究區(qū)玄武巖的La/Sm-La相關(guān)性圖解Fig.11 Diagram of La/Sm-La in study basalts

5.3 巖漿源區(qū)性質(zhì)

研究區(qū)玄武巖貧硅富鎂，與幔源原始巖漿相比，具有相對較低的Mg#值、Cr含量和Ni含量，表明本文玄武巖是幔源原始巖漿結(jié)晶分異的產(chǎn)物，不可以直接反映巖漿源區(qū)——巖石圈地幔的特征。然而，由于Sr、Nd、Pb等元素的放射成因同位素并不隨巖漿熔融和其他演化作用而產(chǎn)生分餾，使得這些同位素組成在一定程度上可以反映巖漿源區(qū)的組成特征，因此對大洋玄武巖的Sr、Nd、Pb同位素分析可以用來研究玄武質(zhì)巖漿地幔源區(qū)的性質(zhì)[24]。

EPR玄武巖的εNd值與洋脊玄武巖(+10 ± 1.5)非常接近[25]。在圖9中，研究區(qū)玄武巖均落入地幔演化線上以及虧損地幔端元(DM)附近，表明其原始巖漿主體上起源于虧損的巖石圈地幔。同時在圖12中，研究區(qū)玄武巖均落于普通地幔范圍內(nèi)，這在圖6中也得到證實(shí)。在圖 13和圖14中，可以明顯的看出EPR玄武巖均存在向HIMU源區(qū)偏移的趨勢，其中SEPR玄武巖明顯的向EMⅡ端元偏移。同位素綜合分析表明，NEPR玄武巖的地幔源區(qū)最為虧損，可能混合有HIMU源區(qū)；SEPR中等虧損，除了混合有HIMU成分外，可能還有少量的EMⅡ成分。

除此之外，玄武巖的某些特殊微量元素比值也可以反映其巖漿源區(qū)的物質(zhì)組成特點(diǎn)。研究區(qū)玄武巖中Nb/Ta和Zr/Hf平均值分別為15.98和36.62，原始地幔的Nb/Ta值為(17.5±0.5)，Zr/Hf比值為36.27[26]，由此可見，研究區(qū)的玄武巖兩值均與原始地幔對應(yīng)值較為相近。研究區(qū)玄武巖的Nb/U平均值為42.22，原始地幔Nb/U值約為30，MORB的Nb/U值約為(47±10)[27]，由此可見，研究區(qū)的Nb/U值均介于原始地幔與MORB之間，說明巖漿源區(qū)可能包含有富集組分[6]。Ce/Pb比值是一種可以用于研究玄武巖源區(qū)地球化學(xué)性質(zhì)和混染交代作用的有效工具[28]。研究區(qū)玄武巖Ce/Pb值(2.01～14.51)介于陸殼平均值(4)與典型的MORB和OIB的對應(yīng)值(25±5)之間，與原始地幔值(9)較為接近[29]。Niu and Batiza[13]提出Nb/Th和Ta/U可以用來揭示玄武巖地幔來源。這是由于地幔熔融時Nb/Th和Ta/U不發(fā)生分餾，下降的洋殼巖石圈通過一系列的俯沖脫水作用帶走了更多的水溶性Th和U，使得和水不相容的Nb和Ta殘留，因此所有的幔源大洋玄武巖都應(yīng)該存在過剩的Nb*和Ta*。EPR玄武巖樣品的Nb*和Ta*均大于1，說明研究區(qū)玄武巖的巖漿來源可能受到了富集組分的影響。

(據(jù) Zindler amp; Hart., 1986[16]。after Zindler amp; Hart., 1986.)

PREMA：普通地幔；BSE：主體硅酸鹽地球；DM：虧損地幔；MORB：洋中脊玄武巖；HIMU：高 U-Pb 比值地幔；EMⅠ：Ⅰ型富集地幔；EMⅡ：Ⅱ型富集地幔

圖12 研究區(qū)玄武巖εNd-206Pb/204Pb圖解
Fig.12 Diagram of εNd-206Pb/204Pb of study basalts

結(jié)合以上證據(jù)表明，研究區(qū)玄武巖均來源于較為虧損的巖石圈地幔，NEPR玄武巖的巖漿源區(qū)可能混有HIMU成分，而SEPR玄武巖除了混合有HIMU成分外，可能還有少量的EMⅡ成分加入，這種南北區(qū)段巖漿源區(qū)的差異可能與東太平洋海隆赤道北部與加拉帕戈斯(Galapagos)擴(kuò)張中心的連接有直接關(guān)系。

(據(jù) Zindleramp;Hart.,1986[16]; Wilsonamp;Downes.,1991[30]; Zartman.，1984[31]。after Zindleramp;Hart.,1986;Wilsonamp;Downes.,1991; Zartman.，1984.)

圖13 研究區(qū)玄武巖206Pb/204Pb-87Sr/86Sr圖解
Fig.13 Diagram of206Pb/204Pb-87Sr/86Sr of study basalts

(據(jù) Allegre et al., 1988[32]。after Allegre et al., 1988.)NHRL：北半球參考線

6 結(jié)論

(1)東太平洋海隆赤道地區(qū)北部和南部的玄武巖均屬于亞堿性低鉀拉斑系列，玄武巖的主量、微量元素及同位素組分主體上類似于N-MORB型玄武巖。

(2)東太平洋海隆赤道地區(qū)北部和南部玄武巖均經(jīng)歷了橄欖石和斜長石的分離結(jié)晶，其中斜長石分離結(jié)晶作用不明顯。

(3)微量元素和同位素特征顯示研究區(qū)玄武質(zhì)巖漿均由尖晶石二輝橄欖巖部分熔融形成，起源于尖晶石橄欖巖的穩(wěn)定區(qū)30～80 km。

(4)東太平洋海隆赤道地區(qū)北部和南部的玄武巖來源于虧損的巖石圈地幔，NEPR玄武巖可能混有HIMU源區(qū)，而SEPR玄武巖除了混合有HIMU成分外，可能還有少量的EMⅡ成分。這種南北區(qū)段巖漿源區(qū)的差異可能與東太平洋海隆赤道北部與加拉帕戈斯(Galapagos)擴(kuò)張中心的連接有直接關(guān)系。

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責(zé)任編輯 徐 環(huán)

MantleSourceFeatruesoftheBasaltsandMagmaActivityAlongtheEquatorialRegionsintheEastPacificRise

HAN Zong-Zhu1,2, LIU Han2, LI Min3, SUN Xiao-Xia1,2, LAI Zhi-Qing1,2, BIAN Yu2, LIN Xue-Hui3

(1. College of Marine Geosciences, Ocean University of China, Qingdao 266100, China； 2. Key Laboratory of Science and Technology of Submarine Detection, Ministry of Education, Ocean University of China, Qingdao 266100, China； 3.Qingdao Institute of Marine Geology, Qingdao 266071, China)

In order to understand the cause and origin of the basalt in the rapid expansion area, in this study 9 basalts samples near the East Pacific Rise (EPR) were analyzed to investigate the evolutionary process of basalts in this area. we analyzed the mineralogy, whole-rock major, trace elements and Sr-Nd-Pb isotopic compositions. The ratio of MgO is 7.32%～10.22%；Na2O is 3.03%～3.59%；K2O is 0.23%～0.57%；CaO is 10.96%～12.39%, Al2O3is 11.40%～13.76%, This field is made up of subalkaline basalt. They have the characteristics of MORB type of REE and trace elements. The basalts were mantle-derived magmas with the fractional crystallization of olivine and plagioclase. The ratio of LREE/HREE is 0.61～0.97;(La/Yb)Nis 0.72～1.76, (La/Sm)Nis 0.60～1.30, (Gd/Yb)Nis 0.99～1.16. The variation of87Sr/86Sr is 0.702 096～0.702 428；143Nd/144Nd is 0.513 153～0.513 303；208Pb/204Pb is 37.603 2～38.208 7；207Pb/204Pb is 15.489 2～15.566 5；206Pb/204Pb is 17.845 8～18.266 8. It is shows that magma originated in spinel peridotite area. It is derived from the loss of the mantle, including NEPR basalt may be mixed with HIMU source area, SEPR basalt mixed with HIMU and a little EMⅡ.

the East Pacific Rise; basalt; magma activity; crystallization differentiation

P591

A

1672-5174(2018)01-063-13

10.16441/j.cnki.hdxb.20160253

韓宗珠，劉涵，李敏，等．東太平洋海隆近赤道區(qū)玄武巖巖石地球化學(xué)與地幔源區(qū)特征[J]．中國海洋大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2018, 48(1): 63-75.

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國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41376053)；中國海洋大學(xué)國家大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目(201210423030)資助

Supported by Natural Science Foundation of China(41376053)；The National College Students′ Innovative Training Program of Ocean University of China(201210423030).

2016-07-12；

2016-12-12

韓宗珠(1964-)，男，教授，主要從事巖石學(xué)和地球化學(xué)教學(xué)與科研工作。E-mail：hanzongzhu@ouc.edu.cn